污染事件對空氣質量的影響研究

張瓊

摘 要：空氣污染物標準指標中有5種主要污染物，分別為懸浮微粒（PM10）、二氧化硫（SO2）、臭氧（O3）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）。我國近年來亦將細懸浮微粒（PM2.5）納入空氣質量標準，采用每日空氣質量指針的細懸浮微粒（PM2.5）預警分級制度，提醒民眾指標達到一定標準需開始注意戶外活動的強度，空氣質量已成為國民關注的熱點問題。

關鍵詞：污染 事件 空氣 質量 影響

中圖分類號：R122.26 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（a）-0125-02

大氣中的懸浮微粒對于環境及人體健康都會有嚴重的影響，在環境方面的影響包含酸性或毒性物質的沉降、能見度降低；而人體健康方面的影響，易造成呼吸道系統及心臟系統產生病變，對于敏感族群的影響更為嚴重。

盡管已有許多專家學者對環境中的粒狀污染物進行研究，但對于人為事件所造成的空氣質量影響差異性的探討則較少。因此，本研究將探討某地區鞭炮施放期間及農業廢棄物燃燒期間，兩個事件所產生的粒狀污染物對空氣質量的沖擊及量化進行探討。

1 懸浮微粒與黑碳

1.1 懸浮微粒

粒狀污染物可源自于原生性氣膠及衍生性氣膠，原生性氣膠主要來源可分為人為活動排放或自然界產生，衍生性氣膠為原生性氣膠經由化學作用而生成。

大氣中的懸浮微粒通常是指懸浮在空氣中的固體、液體或是固液共存顆粒。依粒徑的大小作為區分，主要分為懸浮微粒PM10（氣動直徑小于10?m）、細懸浮微粒PM2.5（氣動直徑小于2.5?m）及超細微粒（粒徑小于100nm以下）。本研究以細懸浮微粒PM2.5質量濃度及微粒數目濃度作為主要探討目標。

而微粒的化學成分通常包含無機水溶性、金屬化合物、元素碳、有機化合物及地殼元素的化學物等，部分氣膠具有吸濕的性質并包含與微粒結合的水分，而氣膠中的有機成分通常非常復雜，包含數百種有機化合物，而本研究將針對黑碳微粒的濃度進行探討。

1.2 黑碳

空氣懸浮微粒中的黑碳主要來自于燃料中所含的碳因不完全燃燒而生成[1]，而在交通污染源中，汽機車所排放的廢氣就含有大量的黑碳成分。

（1）總碳：懸浮微粒所含碳的物質，假設TC=EC+OC，而無機碳通常會忽略不計。

（2）有機碳：任何含碳的化合物像氧、硫、氮、氯等一樣，和氫與其他元素化學結合。

（3）元素碳：基本上為純碳的一種形式，可以存在晶體或非晶體兩者之間，而不是和氫或氧產生化學結合[1]。元素碳可于接近4000K的高溫惰性環境中呈現熱穩定狀況，且僅在340℃以上的溫度才會開始氣化。EC為惰性物質而且在大氣環境中不易揮發及不溶于任何溶劑[2]。

（4）黑碳（BC）：由化石燃料和生質燃燒不完全而所產生不純的元素碳或是燃燒產生類似石墨結構的黑色微粒。黑碳約含有60%的碳及其他元素如氫、氧、氮和硫。黑碳的特性包含：對可見光具強烈的吸收性；具有耐火的性質，揮發溫度接近4000K；不溶于水、有機溶劑包含甲醇和丙酮；由直徑<10nm到約50nm的碳球體聚結而成。

2 污染事件對空氣質量的影響

中國某市的霧霾、沙塵暴、燃燒稻草、過年煙火共4種不同的事件跟平常日（NDs）進行空氣品質的比較。其結果顯示在這4個污染事件中除了沙塵暴外，PM2.5質量平均濃度均較平常日高出許多，PM2.5的濃度大小依序為燃燒稻草（404.1?g/m3）>霧霾（351.2?g/m3）>煙火（298.8?g/m3）>沙塵暴（137.6?g/m3）。結果指出該市在施放煙火當天PM2.5的平均濃度較平常日高約2～3倍，能見度也從平常日的13.1km降至11.8km，因此施放煙火當天的PM2.5質量濃度增加亦導致該市區的能見度明顯降低。這些污染事件期間PM2.5質量濃度都遠超過美國空氣質量標準24小時平均標準濃度35?g/m3和年平均標準濃度15?g/m3。

煙火及鞭炮的燃燒會對北京空氣質量產生影響，在2006年元宵節期間測定PM2.5和PM10中所含的18種離子、20種元素及黑碳。

節慶當天晚上2月12日為樣品#1；節慶次日，2月13日白天為樣品#2；2月13日夜間為樣本#3；與正常日2月14-15日為樣品#4，在施放煙火的夜晚PM2.5和PM10中每克的微粒所含鉀的平均濃度為131和103mg/g，高于正常日大約3倍。實際上鉀鹽，如硝酸鹽、氯酸鹽和高氯酸鹽被廣泛作為煙火的氧化劑。

另外，PM2.5和PM10中6種氣膠主要成分的質量百分比，結果顯示二次無機氣膠、有機物、地表揚塵以及煙火顆粒為主要成分，這4種成分總共占83.6-95.9%。此4個成分占24.5%～48.0%、16.1%～37.7%、5.0%～37.2%和5.17%～19.6%，其余部分的<11%為水。元宵節期間PM2.5和PM10的主要來源為煙火，PM2.5和PM10的濃度在煙火施放當天可高達184.3和466.2?g/m3，比平常的PM2.5與PM10的質量濃度26.1和85.6?g/m3分別高出7倍和5倍。

3 結語

在歷史上曾發生過數次嚴重的空氣污染事件，造成空氣質量嚴重的影響，如大量施放煙火，產生的煙霧及煙塵籠罩整個城市，造成空氣懸浮微粒濃度增加，影響空氣質量惡化。大量燃燒木材所產生的煙霧造成黑碳濃度增加等。由以往事件可知特定事件會造成空氣質量的惡化而造成人類生活的不方便及導致對人體健康的影響。

參考文獻

[1] 洪也，馬雁軍，韓文霞，等.冬季大氣顆粒物元素濃度及富集因子的粒徑分布[J].環境科學學報，2011（11）：2336-2346.

[2] 張小玲，徐敬，李臘平.不同氣象條件下煙花爆竹燃放對空氣質量的影響研究[J].氣象與環境學報，2008（4）：6-12.endprint